Webb Teleskopunun aynalarından birinin üzerindeki bir mikrometeoritten doğrudan isabet aldığı yeri görebilirsiniz.

Dünya hala James Webb Uzay Teleskobu’nun (JWST) ilk görüntülerinin yayınlanmasının ardından sarsılıyor. Bunlar, Webb’in 20 yıllık görevi boyunca yürüteceği türden bilim operasyonlarına ilişkin kapsamlı bir genel bakış sağladı. Bazı ikonik astronomik nesnelere en hassas ve ayrıntılı bakışı, bir ötegezegen atmosferinin tayfını ve evrendeki en uzak gökadalardan bazılarının derin alan görüntüsünü içeriyordu. Piyasaya sürülmelerinden bu yana, Webb’in kızılötesi cihazları tarafından yakalanan güneş sistemindeki nesnelerin anlık görüntülerine de maruz kaldık.

Bu arada, JWST işbirliği, Webb’in şimdiye kadar başardığı her şeyi ve görev boyunca ne beklediklerini inceledikleri “JWST bilim performansının devreye alınmasından itibaren karakterizasyonu” başlıklı tam bir rapor yayınladı. Bu makale kısa süre önce çevrimiçi olarak yayınlandı ve teleskopun navigasyonundan ve birçok aletinin performansına işaret etmeye kadar her şeyi kapsıyor. Daha önce açıklanmayan ilginç bir bilgi, Webb’in bir dizi mikrometeoroid etkisine nasıl maruz kaldığıdır; bunlardan biri, bir ayna segmentinde “düzeltilemez değişikliğe” neden olmuştur.

Bu çalışmanın arkasındaki ekip, üç katılımcı uzay ajansından (NASA, Avrupa Uzay Ajansı (ESA) ve Kanada Uzay Ajansı (CSA)) ve misyonun birçok ortak ajansından araştırmacıları içeriyordu. Bunlar arasında Uzay Teleskobu Bilim Enstitüsü (STScI), Niels Bohr Enstitüsü, Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA), Birleşik Krallık Astronomi Teknoloji Merkezi (UK ATC), Kanada Ulusal Araştırma Konseyi (NRCC), Instituto Nacional bulunmaktadır. de Técnica Aeroespacial (INTA), Centro de Astrobiología (CAB) ve dünya çapında birçok havacılık şirketi, üniversite, araştırma enstitüsü ve ajans.

Derledikleri makale, JWST’nin 12 Temmuz 2022’de hizmete girmeden önceki altı aylık devreye alma dönemindeki performansını değerlendiriyor. Bu, gözlemevinin yörüngedeki performansını, JWST’nin tasarımını ve mimarisini ve lansman öncesi öngörülen performansı karakterize etmekten oluşuyordu. Bunlar daha sonra uzay aracının, teleskopların, bilim aletlerinin ve yer sisteminin performansıyla karşılaştırıldı. Raporun Bölüm 4, Optik Performans, Webb’in çeşitli cihazlarının devreye alma döneminde nasıl çalıştığını ele almaktadır.

JWST’nin birincil aynası, petek konfigürasyonunda düzenlenmiş on sekiz altıgen parçadan oluşur. Her bölüm altın kaplama berilyumdan oluşur ve tümü, mümkün olan en yüksek çözünürlük ve hassasiyeti sağlamak için hizalanmıştır. Genel performans, teleskopun aynaları tarafından toplanan ışığın beklenen ışık dalga boyundan nasıl saptığını ifade eden Wavefront Error (WFE) cinsinden ölçülür. Genel kapsam, toplanan ışığın Kök-Ortalama-Kare (RMS) hatasından (tüm dalga cephesinin küresel ortalaması) sapması hesaplanarak belirlenir.

Bu, Kızılötesi dalga boylarıyla uğraşırken nanometre (nm) olarak ölçülen belirli dalga boyunun birimleri kullanılarak matematiksel olarak ifade edilir. Bölüm 4.7, mikro meteoroid etkileri ve bunların Webb’in uzun vadeli optik performansı üzerindeki potansiyel etkilerini ele almaktadır. Değerlendirme, okuyuculara herhangi bir uzay aracının kaçınılmaz olarak mikrometeoroidlerle karşılaşacağını hatırlatarak başlar, ardından devreye alma döneminde nasıl birkaç etkinin beklendiğini listeler:

“İşletmeye alma sırasında, dalga cephesi algılama, birincil ayna üzerinde mikrometeoroidlerin etkisine atfedilen altı lokalize yüzey deformasyonu kaydetti. Bunlar, lansman öncesi beklentilerle tutarlı bir oranda (yaklaşık ayda bir) meydana geldi. Her mikrometeoroid, dalga cephesinde bozulmaya neden oldu. Etkilenen ayna segmenti, düzenli dalga cephesi algılaması sırasında ölçüldüğü gibi. Ortaya çıkan dalga cephesi bozulmasının bir kısmı düzenli dalga cephesi kontrolü ile düzeltilebilir; bir kısmı ise düzeltilemeyen yüksek uzaysal frekans terimlerini içerir.”

Ayrıca, bu mikrometeoroid etkilerinin şimdiye kadar dalga cephesi algılama yoluyla tespit edildiğini belirtirler. Tespit edilen altı etkiden beşi, toplamda dalga cephesi hatasına 1 nanometreden daha az bir toplam katkıda bulunan ihmal edilebilir etkilere sahipti. Ancak, 22 Mayıs ile 24 Mayıs arasında meydana gelen geri kalan etki, C3 segmentinin genel rakamında “önemli ölçüde düzeltilemez bir değişikliğe” neden oldu. Bu bölüm Webb’in birincil aynasının (önden bakıldığında) sağ alt tarafında yer alır ve efekt Raporda gösterilir (yukarıdaki resme bakın).

Neyse ki, teleskop alanının sadece küçük bir kısmı bundan etkilendiğinden, genel etki küçüktü. Görev ekipleri ayrıca, teleskop hizalamasını minimum 59 nm RMS’ye getiren etkiyi düzeltmek için iki yeniden hizalama adımı gerçekleştirdi; bu, önceki en iyi dalga cephesi hatası RMS değerlerinin yaklaşık 5 ila 10 nm üzerindedir. Raporun yazarları ayrıca, teleskoptaki “sapmalar ve kararlılık seviyelerinin” tipik olarak 60 (minimum) ila 80 nm RMS arasında bir “teleskop katkısı” ile sonuçlandığını not etmeye devam ediyor – bu noktada, dalga cephesi kontrolü tipik olarak gerçekleştirilir.

Ayrıca, Mayıs 2022’nin C3 segmentine etkisinin nadir olup olmadığının veya JWST’nin misyonu boyunca sıkça gerçekleşmesi beklenebilecek bir şeyin şu anda bilinmediğini de açıklıyorlar. Belirttikleri gibi, JWST misyon ekipleri, teleskopun mikrometeoroidlerden kaynaklanan hasara, lansman öncesi modellemenin öngördüğünden daha duyarlı olup olmayacağını belirlemeyi umuyorsa, bu çok önemlidir:

“Proje ekibi, mikrometeoroid popülasyonu, etkilerin berilyum aynalarını nasıl etkilediği ve istatistiksel olarak daha yüksek mikrometeoroidi olan yörünge hareketi yönüne bakmak için harcanan zamanı en aza indirecek kısıtlamalar gibi potansiyel hafifletmelerin etkinlik ve verimlilik takasları hakkında ek araştırmalar yürütüyor. oranlar ve enerjiler.”

Özetlemek gerekirse, C3 segmenti üzerindeki etki, görev kontrolörleri arasında endişelere yol açtı. Ancak iyi tarafı, ele alamayacakları bir şey olmaması ve Webb’in uzun vadeli bilim operasyonlarını etkilemesi beklenmiyor. Raporun özetlediği gibi:

“Altı aylık işletmeye almanın temel sonucu şudur: JWST, inşa edildiği keşifleri gerçekleştirme konusunda tamamen yeteneklidir. JWST, ‘galaksilerin, yıldızların ve gezegen sistemlerinin oluşumu ve evrimi konusundaki anlayışımızda temel atılımları mümkün kılmak için tasarlandı. ‘…artık kesin olarak biliyoruz.Teleskop ve alet takımı, kozmos anlayışımızı dönüştürmek için gerekli olan hassasiyeti, kararlılığı, görüntü kalitesini ve tayf aralığını, dünyaya yakın asteroitlerden en fazlasına kadar uzanan gözlemler yoluyla göstermiştir. uzak galaksiler.”

Ayrıca, Raporun yazarları, JWST’nin performansının neredeyse tüm yönetim kurulu genelinde beklenenden daha iyi olduğu sonucuna varmıştır. Aynalarının optik hizalaması, nokta yayma işlevi, görüntülemesinin zaman kararlılığı ve gözlemevini işaret eden hassas yönlendirme sistemi açısından Webb beklentileri aştı. Ayrıca aynaların daha temiz olduğunu ve bilim araçlarının genellikle lansman öncesi beklentilerden daha yüksek toplam sistem verimi sağladığını belirtiyorlar. Bütün bunlar, bazı iyimser değerlendirmelere katkıda bulunur:

“Toplu olarak, bu faktörler, çoğu cihaz modu için, Döngü 1 gözlem planlaması için maruz kalma süresi hesaplayıcısında varsayıldığından, çoğu durumda yüzde onlarca oranında, önemli ölçüde daha iyi hassasiyete dönüşüyor. Çoğu durumda, JWST beklenenden daha hızlı derine inecek. Ek olarak , JWST’nin gemide en az 20 yıl dayanacak kadar itici gücü var.”

JWST İşbirliği, daha fazla ayrıntının planlanan bir dizi makalede sunulacağını belirtti. Bunlar, JWST’ye adanmış Pasifik Astronomi Topluluğu Yayınlarının (PASP) özel bir sayısında yer alacaktır.